淺析光聲光譜氣體監(jiān)測儀的工作原理

　　光聲光譜氣體監(jiān)測儀的檢測原理是基于光聲光熱效應(yīng)，光聲光熱效應(yīng)是由于物質(zhì)吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光(能)束或其他能量束而被時(shí)變加熱(即加熱隨時(shí)間而變化)時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)和熱效應(yīng)。
 

　　光聲光熱效應(yīng)是由于物質(zhì)吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光(能)束或其他能量束而被時(shí)變加熱(即加熱隨時(shí)間而變化)時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)和熱效應(yīng)。光聲信號(hào)是由波長與被測量組分的吸收譜帶相一致的調(diào)制光產(chǎn)生的。分子通過吸收特定波長的光子后被激發(fā)，受激分子可由下列四種機(jī)制釋放能量返回基態(tài)：
 

　　①發(fā)射光子(熒光)，即輻射去激勵(lì);
 

　　②誘發(fā)一種光化學(xué)過程，即光化學(xué)反應(yīng);
 

　　③與氣體中分子相碰撞，經(jīng)無輻射馳豫過程轉(zhuǎn)變?yōu)橄嘧驳膬蓚€(gè)分子平移動(dòng)能，即加熱;
 

　　④與處于基態(tài)的同類氣體分子相碰撞，使該分子躍遷激發(fā)態(tài)，即氣體本身能量的轉(zhuǎn)移。
 

　　光聲信號(hào)是由第三種機(jī)制產(chǎn)生的，并受到第四種機(jī)制的影響。物質(zhì)由于無輻射馳豫過程，把吸收的光能部分或全部地轉(zhuǎn)變成熱能而使自己得到加熱。當(dāng)入射光強(qiáng)度調(diào)制頻率小于該馳豫過程的馳豫頻率，光強(qiáng)調(diào)制就會(huì)在氣體中產(chǎn)生相應(yīng)的溫度調(diào)制，根據(jù)查理定律，封閉的光聲池內(nèi)的氣體溫度調(diào)制，會(huì)產(chǎn)生頻率與光強(qiáng)調(diào)制頻率相同的周期性起伏。因此，強(qiáng)度時(shí)變的光束能夠在氣體試樣內(nèi)激發(fā)出相應(yīng)的聲壓，用傳聲器就可直接檢測聲信號(hào)。